JP5739812B2 - Method of operating angiographic image acquisition device, collimator control unit, angiographic image acquisition device, and computer software - Google Patents

Method of operating angiographic image acquisition device, collimator control unit, angiographic image acquisition device, and computer software Download PDF

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Description

本発明は、最小侵襲性の画像ガイドされる介入において有利に使用されることができる血管造影画像取得システム及び方法であって、患者の心臓血管及び/又は心臓解剖学的構造中をナビゲートされる最中の介入ツールを表示する画像データが、3次元イメージングに基づいて手術中に取得され、この解剖学的構造を3次元的に再構成するための画像データの組が、MR、CT、Cアームに基づく3DRA又は任意の他の撮像モダリティを用いて介入前に取得される、システム及び方法に関する。特に、本発明は、3次元的に再構成されるべき患者の心臓血管系の関心領域における患者の冠状動脈ツリーの血管セグメントの介入前に生成された3D表現を、グラフィカルに視覚化するシステム及び方法であって、前記画像取得は、通常の磁石共鳴撮像システム、Cアームに基づく3D回転血管造影装置、回転ガントリタイプのコンピュータトモグラフィ装置又は他のタイプの3D撮像モダリティによって実施される。 The present invention is an angiographic image acquisition system and method that can be advantageously used in minimally invasive image guided interventions, navigated through a patient's cardiovascular and / or cardiac anatomy. Image data representing the ongoing interventional tool is acquired during surgery based on 3D imaging, and a set of image data for reconstructing this anatomical structure in 3D is MR, CT, It relates to systems and methods that are obtained prior to intervention using 3DRA based on C-arm or any other imaging modality. In particular, the present invention provides a system for graphically visualizing a 3D representation generated prior to intervention of a vascular segment of a patient's coronary artery tree in a region of interest of the patient's cardiovascular system to be reconstructed in three dimensions; Method wherein the image acquisition is performed by a conventional magnet resonance imaging system, a C-arm based 3D rotational angiography device, a rotating gantry type computer tomography device or other type of 3D imaging modality.

介入前に生成される3D表現は、心臓介入処置計画に役立ち、自動的に低減された視野を有し、これは、画像ガイドされる介入プロシージャの間に患者が露出される必要があるX線量を低減するのを助ける。 The 3D representation generated before the intervention is useful for cardiac interventional treatment planning and has an automatically reduced field of view, which is the X dose that the patient needs to be exposed during the image guided intervention procedure Help reduce.

例えばアテローム硬化、高血圧及び虚血のような心血管疾患(CVD)は、それらが、心臓及び血管に永久的な損傷を生じさせ、ゆえに、慢性心不全、アンギナ又は心筋梗塞(心発作)につながりうるので、多くの先進国において主要な死因のままである。患者が心血管疾患の症状を示す場合、初期診断及び処置は、通常、心臓カテーテルラボラトリにおいて介入性心臓病学を経て実施される。心臓カテーテル法は、心筋への動脈及び/又は静脈を通じた小さい管(カテーテル)の挿入を意味する。リアルタイムX線撮像により冠状動脈及び心室を視覚化するために、造影剤が、カテーテルを通じて注入される。造影剤は、X線に対して不透明である必要があり、それが冠状動脈系又は心室に流入するとき、良好な画像コントラストを提供する必要がある。このプロシージャは、心血管疾患を診断するために標準である血管造影図と呼ばれる画像を生成する。   Cardiovascular diseases (CVD) such as atherosclerosis, hypertension and ischemia, for example, they cause permanent damage to the heart and blood vessels and can therefore lead to chronic heart failure, angina or myocardial infarction (heart attack) So it remains a major cause of death in many developed countries. If the patient exhibits symptoms of cardiovascular disease, initial diagnosis and treatment is usually performed via interventional cardiology in a cardiac catheterization laboratory. Cardiac catheterization refers to the insertion of a small tube (catheter) through the artery and / or vein into the myocardium. In order to visualize coronary arteries and ventricles by real-time X-ray imaging, contrast agent is injected through the catheter. The contrast agent must be opaque to x-rays and should provide good image contrast when it enters the coronary artery system or ventricle. This procedure produces an image called an angiogram that is standard for diagnosing cardiovascular disease.

この30年に、最小侵襲性のX線ガイドされる介入心臓病学が、人口統計学的、技術的及び経済的なファクタによって加速されて、大幅に進展した。新しいカテーテルに基づく介入ツール(例えばバルーンカテーテル及びステント)は、医師が、より多くの条件及びより複雑な患者症状を処置することを可能にする。これらの新しい最小侵襲性の画像ガイドされるプロシージャは、肯定的な患者結果を与え、心臓切開のプロシージャよりコストが低いので、医師は、政府及び民間のペイヤによって、患者を治療するためにこれらのプロシージャを使用することを積極的に奨励されている。   In the last 30 years, minimally invasive x-ray guided interventional cardiology has made significant progress, accelerated by demographic, technical and economic factors. New catheter-based interventional tools (eg, balloon catheters and stents) allow physicians to treat more conditions and more complex patient symptoms. These new minimally invasive image-guided procedures give positive patient results and are less costly than cardiotomy procedures, so doctors can treat these patients to treat patients by government and private payers You are actively encouraged to use the procedure.

今日、X線に基づく心臓カテーテルシステムは、現在のケア標準を示し、心臓病学における診断及び治療プロシージャの両方のための撮像モダリティを提供する。それらは、冠状動脈における血流に対する閉塞のリアルタイム画像を生成するように適用される。閉塞が識別されると、リアルタイムX線撮像が、血管形成術による処置(これは、動脈の制限されたフローエリアのバルーンの膨張を意味する)のために、バルーンが先端部に取り付けられたカテーテルの閉塞の位置への挿入及びステント配置(すなわち、新しく拡大された動脈を開いておくために支持構造物を拡張させることによる)をガイドするために利用される。冠状動脈疾患をもつ患者のための治療の目的は、冠状動脈を再び開くための技法及び装置を使用することによって、アンギナの症状を軽減し、死亡又は心筋梗塞のリスクを低減することである。   Today, X-ray based cardiac catheter systems represent current care standards and provide imaging modalities for both diagnostic and therapeutic procedures in cardiology. They are applied to generate real-time images of occlusions to blood flow in coronary arteries. Once the occlusion is identified, real-time x-ray imaging is performed on the catheter with the balloon attached to the tip for angioplasty treatment (which means balloon inflation in a restricted flow area of the artery). To guide the insertion and stent placement (ie, by expanding the support structure to keep the newly expanded artery open). The goal of treatment for patients with coronary artery disease is to reduce angina symptoms and reduce the risk of death or myocardial infarction by using techniques and devices to reopen the coronary arteries.

上述したような心臓カテーテルシステムは、事実、カテーテルラボラトリにおけるすべての最小侵襲プロシージャを可能にする。現在開発されているシステムは、すべて、同じ基本のアーキテクチャを有し、患者を通って大面積検出器へX線ビームを投射するポイントX線源を使用し、大面積検出器は、生成された蛍光透視画像を、モニタ上に表示するための電気信号に変換するために使用される。これにより、患者のシャドウグラム画像が、得られる。   A cardiac catheter system as described above in fact allows all minimally invasive procedures in the catheter laboratory. All currently developed systems have the same basic architecture and use a point x-ray source that projects an x-ray beam through the patient to the large area detector, where the large area detector was generated. It is used to convert a fluoroscopic image into an electrical signal for display on a monitor. Thereby, a shadowgram image of the patient is obtained.

通常使用される心臓カテーテルシステムは、一般に、診断血管造影及び介入イメージングの2種類の異なるタイプのリアルタイムX線イメージングを実施する。診断血管造影は、高品質の画像を生成するために、高い放射線露出によって実施される。この診断(シネ)モードは、冠状動脈の初期状態を診断し、必要とされる介入を決定し、介入後の冠状動脈を再評価するために、冠状動脈を流れる注入された造影剤の画像を生成する。介入イメージングは、比較的低い品質の画像を生成する制御された放射線露出によって実施される。この介入(蛍光)モードは、介入をガイドするために患者の解剖学的構造のリアルタイムイメージングを提供し、装置を解剖学的構造に挿入する際に使用される。介入モードは、プロシージャ撮像時間のほぼ90%の間使用される。   Commonly used cardiac catheter systems generally perform two different types of real-time x-ray imaging, diagnostic angiography and interventional imaging. Diagnostic angiography is performed with high radiation exposure to produce high quality images. This diagnostic (cine) mode is used to diagnose the initial state of the coronary arteries, determine the intervention required, and re-evaluate the coronary artery after the intervention to image the injected contrast agent flowing through the coronary artery. Generate. Interventional imaging is performed by controlled radiation exposure that produces a relatively low quality image. This intervention (fluorescence) mode provides real-time imaging of the patient's anatomy to guide the intervention and is used when inserting the device into the anatomy. The intervention mode is used for approximately 90% of the procedure imaging time.

今日、例えばフィリップスヘルスケア、シーメンスヘルスケア、GEヘルスケア及び東芝メディカルによって開発され、市場に出されているもののような、実質的にすべての今日利用可能な通常のX線に基づく心臓カテーテルシステムは、過去40年間にわたって劇的に変化しなかった同じ基本的な撮像技術を使用する。個別のコンポーネントに対する漸進的な改善は、数十年にわたって理論的な制限の近くまでシステム性能を最適化させた。しかしながら、今日のシステムは、なお高い放射線露出を示す。重要な問題は、撮像、放射線の危険性及び操作上の問題に関する。   Today, virtually all today's available normal x-ray cardiac catheter systems, such as those developed and marketed by Philips Healthcare, Siemens Healthcare, GE Healthcare and Toshiba Medical, are available today. Use the same basic imaging techniques that have not changed dramatically over the past 40 years. Progressive improvements to individual components have optimized system performance to near theoretical limits for decades. However, today's systems still exhibit high radiation exposure. Important issues relate to imaging, radiation hazards and operational issues.

心臓カテーテルラボにおいて最も困難な撮像タスクの1つは、急峻な視角で患者を撮像することである。通常のシステムによって、患者の近傍の大面積検出器は、画像放射線よりも多くの検出器に達する散乱放射線を生じさせ、これは、こうして得られた画像品質を非常に劣化させうる。従って、医師は、多くの場合、より高い品質の画像を得るために、介入中、高放射線診断(シネ)モードを使用する。   One of the most difficult imaging tasks in a cardiac catheter lab is to image a patient with a steep viewing angle. With conventional systems, large area detectors in the vicinity of the patient produce scattered radiation that reaches more detectors than image radiation, which can greatly degrade the image quality thus obtained. Thus, physicians often use the high radiation diagnostic (cine) mode during an intervention to obtain higher quality images.

他の深刻な問題は、上にかぶさっている解剖学的構造がビューイング及びナビゲーションを妨げうることである。通常の心臓カテーテルシステムは、深さ情報なしでオブジェクトを表示するシャドウグラム画像を生成する。これらの平坦な画像から3D解剖学的構造を識別することは、困難である。加えて、肋骨又は脊椎による心臓の画像クラッタ及びシャドウイングは、多くの場合、画像の明瞭さを低下させる。   Another serious problem is that the overlying anatomy can interfere with viewing and navigation. A typical cardiac catheter system generates a shadowgram image that displays an object without depth information. It is difficult to identify 3D anatomical structures from these flat images. In addition, image clutter and shadowing of the heart with ribs or vertebrae often reduces image clarity.

通常のX線に基づく心臓カテーテルシステムが直面している他の問題は、概して、患者及び介入従事者の両方を、多量の放射線に露出させることである。長期の露出によって、患者に放射線皮膚熱傷を生じさせることがあり、介入従事者及びカテーテルラボスタッフに対し癌のリスクを増大させうる。医師のための予防手段は、重くて扱いにくい、巻きつけて着用する鉛製のエプロン、ベスト及び甲状腺のシールドの使用を含む。   Another problem facing conventional X-ray based cardiac catheter systems is generally exposing both patients and intervention personnel to high doses of radiation. Long-term exposure can cause radiation skin burns in patients and can increase the risk of cancer for intervention personnel and catheter lab staff. Precautionary measures for the physician include the use of heavy, unwieldy, wrapped, worn lead aprons, vests and thyroid shields.

簡潔に前述したように、経皮経管冠動脈造影プロシージャは、多量のX線量を伴う。このようなプロシージャの主なタスクは、それぞれ、心筋の内部又は心臓血管の所与の位置にカテーテル又は心臓血管ステントを配置することである。これは、通常、カテーテル先端部の位置を視覚化するために、術中X線イメージングのガイダンス下で行われる。蛍光透視X線撮像の術中アプリケーションは、多くの場合、多数の疑問に対する答えを提供するのに必要である。これは、例えば、介入従事者が心臓血管の形態を視覚化することを必要とする場合、特にあてはまる。心臓ペースメーカ、外科ステント及びガイドワイヤの設置を支援するためにさまざまな介入分野において適用されるほかに、この撮像モダリティは、医用インプラント、整形プロテーゼ、外科スクリュー及びネイルの位置モニタリングを可能にするために、整形外傷学においても使用される。他方、心臓X線画像においては、特定の高密度の解剖学的構造(例えば脊椎、特定の椎骨等)又は異物(例えばペースメーカ導線及び外科縫合糸等)は、それらが同様なパターンを生成するので、又はそれらが、検出されるべきオブジェクトに影を投射するので、X線画像においてほとんどの時間目に見えており、従って、介入ツールの可視性、検出及び/又は追跡を少なくとも部分的に妨げ又は危険にさらすことがある。古典的な画像サブトラクション法は、ゆっくり動く介入ツールの場合には役立たず、2Dビューが変化するたびに、参照シーケンスの新しい取得を必要とする。   As briefly mentioned above, percutaneous transluminal coronary angiography procedures involve large amounts of X-ray dose. The main task of such a procedure is to place a catheter or cardiovascular stent inside the myocardium or at a given location in the cardiovascular, respectively. This is usually done under the guidance of intraoperative x-ray imaging to visualize the position of the catheter tip. Intraoperative applications of fluoroscopic x-ray imaging are often necessary to provide answers to a number of questions. This is especially true if, for example, the interventionist needs to visualize the cardiovascular morphology. In addition to being applied in various intervention fields to assist in the placement of cardiac pacemakers, surgical stents and guidewires, this imaging modality is intended to allow position monitoring of medical implants, orthopedic prostheses, surgical screws and nails Also used in orthopedic trauma. On the other hand, in cardiac x-ray images, certain high density anatomical structures (such as the spine, certain vertebrae, etc.) or foreign bodies (such as pacemaker leads and surgical sutures) produce similar patterns. Or, because they cast shadows on the object to be detected, are visible most of the time in the X-ray image, thus at least partially hindering the visibility, detection and / or tracking of the interventional tool May be in danger. The classic image subtraction method is not useful for slowly moving intervention tools and requires a new acquisition of the reference sequence each time the 2D view changes.

冠状動脈疾患の診断及び予後のために及びカテーテルに基づく冠状動脈介入の性能のために、その3Dジオメトリを含む冠状動脈ツリーの定量的描写が、有利である(今日では、2D画像のみが、大部分の心臓専門医に利用可能である)。従来技術から、Cアームシステムの異なるガントリ位置から取得される複数のシングルプレーン投影画像又はバイプレーン投影画像から冠状動脈ツリーの3次元ビューを再構成するための多くのコンピュータ支援される技法が、知られている。しかしながら、血管オーバラップ及び透視投影によるフォアショートニング(perspective foreshortening)の問題のため、複数の投影が、動脈撮影により冠状動脈ツリーを適切に再構成するために必要である。透視投影によるフォアショートニング及びオーバラップの排除又は少なくとも低減は、例えば2D表示における冠状動脈間の長さの決定のような、正確な定量的冠状動脈解析(quantitative coronary analysis、QCA)のための必要条件である。 For the diagnosis and prognosis of coronary artery disease and for the performance of catheter-based coronary intervention, a quantitative depiction of the coronary artery tree, including its 3D geometry, is advantageous (today only 2D images are large Available to partial cardiologists). From the prior art, many computer-aided techniques for reconstructing a three-dimensional view of a coronary artery tree from multiple single-plane or bi-plane projection images acquired from different gantry positions of a C-arm system are known. It has been. However, due to the problems of vessel overlap and perspective foreshortening due to perspective projection , multiple projections are required to properly reconstruct the coronary artery tree by arteriography. The elimination or at least reduction of foreshortening and overlap by perspective projection is a prerequisite for accurate quantitative coronary analysis (QCA), eg, determination of length between coronary arteries in 2D display It is.

関連する文献は、CTイメージングにおいて、透視投影によるフォアショートニングを低減するための努力において生成される最適ビューマップ(OVM)が、ユーザが最適ビューをもたらす撮像装置のガントリ位置を得ることを支援するために適用されることができることを記述している。G. Finet及びJ. Lienardによる「Optimizing Coronary Angiographic Views」(Int. Journal Cardiac Imaging, Supplement 1, vol. 1, pp. 53-54, 1995)は、例えば、単一の動脈セグメント対する血管の透視投影によるフォアショートニングの最小化のみに注目している。関連する最新技術から、患者の冠状動脈ツリー又は心室の解剖学的構造を含みうる患者の身体ボリュームの特定の関心領域における仮想3D表現を再構成するプロセスの前に、前記身体ボリュームの画像データに関連する最適ビューマップを計算することが可能であることが知られている。このOVMから、前記関心領域の仮想3D表現を表示するための最小の透視投影によるフォアショートニング及び最小の血管オーバラップをもつ最適ビューイング方向が、例えば最適な視覚及び最適には及ばない視角の間の区別をするためにカラーコーディングによって得られることができる。介入前に取得された画像データに基づいて最適ビューマップを計算することのほかに、更に、最新技術から、介入プロシージャの間の投影取得のために、ユーザ又はシステムをこの視角へ自動的にガイドすることが知られている。3D情報は、造影剤及び患者が露出される放射線量を低減しながら病変を見るために、Cアームを所望の位置に手動でステアするためのロードマップとして使用されることができる。 The related literature is that in CT imaging, the optimal view map (OVM) generated in an effort to reduce foreshortening due to perspective projection helps the user to obtain the gantry position of the imaging device that yields the optimal view. Describes what can be applied to. “Optimizing Coronary Angiographic Views” by G. Finet and J. Lienard (Int. Journal Cardiac Imaging, Supplement 1, vol. 1, pp. 53-54, 1995), for example, is a perspective projection of a blood vessel on a single arterial segment. We focus only on foreshortening minimization. Prior to the process of reconstructing a virtual 3D representation in a particular region of interest of a patient's body volume, which may include the patient's coronary tree or ventricular anatomy, from the relevant state of the art, It is known that it is possible to calculate an associated optimal view map. From this OVM, the optimal viewing direction with minimum perspective projection foreshortening and minimum vascular overlap to display a virtual 3D representation of the region of interest, for example, between optimal vision and suboptimal viewing angles. Can be obtained by color coding to make a distinction. In addition to calculating an optimal view map based on image data acquired prior to intervention , the latest technology automatically guides the user or system to this viewing angle for projection acquisition during the intervention procedure. It is known to do. The 3D information can be used as a roadmap to manually steer the C-arm to the desired position to view the lesion while reducing the amount of radiation that the contrast agent and patient are exposed to.

Y. Sato他による文献「A Viewpoint Determination System for Stenosis Diagnosis and Quantification in Coronary Angiographic Acquisition」(IEEE Trans. Med. Imag., vol. 17, no. 1, pp. 53-54, 199)及びS. J. Chen及びJ. D. Carrollによる文献「3-D Coronary Angiography: Improving Visualization Strategy for Coronary Interventions」(in: Whats New In Cardiovascular Imaging, Kluwer Academic Publishers, pp. 61-67, 1998)(以下、Chen及びCarroll Iとよぶ)において、血管オーバラップ及び透視投影によるフォアショートニングの両方の最小化に基づく最適ビューストラテジの導出が、記述されている。しかしながら、Satoによって考案された技法は、良好に較正される撮像システムを必要とし、3D再構成プロセスにおいて手動で指定されるやり取りを必要とする。そのほかに、オーバラップ測定は、それがすぐそばに隣接する血管のみを有する1つの狭窄したセグメントに基づいて実施されるので、制限的である。セグメントがより複雑であり、より遠位の血管が重なり合う場合、これら両方の状況は臨床条件において一般的であり、最適ビューを決定する際の準最適なソリューションは効果的でない。 Y. Sato et al., "A Viewpoint Determination System for Stenosis Diagnosis and Quantification in Coronary Angiographic Acquisition" (IEEE Trans. Med.Imag., Vol. 17, no. 1, pp. 53-54, 199) and SJ Chen and In the literature “3-D Coronary Angiography: Improving Visualization Strategy for Coronary Interventions” by JD Carroll (in: Whats New In Cardiovascular Imaging, Kluwer Academic Publishers, pp. 61-67, 1998) (hereinafter referred to as Chen and Carroll I) Deriving an optimal view strategy based on minimizing both vessel overlap and foreshortening with perspective projection has been described. However, the technique devised by Sato requires an imaging system that is well calibrated and requires manually specified interactions in the 3D reconstruction process. In addition, the overlap measurement is limited because it is performed based on a single constricted segment that has only adjacent blood vessels nearby. If the segments are more complex and the more distal vessels overlap, both of these situations are common in clinical conditions and a sub-optimal solution in determining the optimal view is not effective.

通常のOVMは、一般に、シングル又はバイプレーン撮像システムを使用して2つの任意の視角から取得される慣例的な血管造影図の対に基づいて、3D動脈ツリーのオンライン再構成のために利用される。患者の心臓血管系又は心臓解剖学的構造の関心領域内のオブジェクト(例えばターゲット構造又は病変)の仮想3D表現を再構成するための、オーバラップ及び透視投影によるフォアショートニングに関して最適化される通常のプロセスは、(a)シングルプレーン撮像システムを使用する2つの標準血管造影シーケンスの取得、(b)2つの画像内の分岐点、血管直径、血管方向頂点、血管中心線及び血管階層の構造を含む2D動脈ツリーの識別及び特徴抽出、(c)回転行列及び変換ベクトルに関する取得された2つのビューの空間関係を規定する変換の決定、(d)それに基づく3D動脈(例えば冠状動脈)ツリーの動脈構造の計算、を必要とする。 Normal OVM is typically utilized for online reconstruction of 3D arterial trees based on conventional angiogram pairs acquired from two arbitrary viewing angles using a single or biplane imaging system. The Normal optimized for foreshortening by overlap and perspective projection to reconstruct a virtual 3D representation of an object (eg, target structure or lesion) within a region of interest of the patient's cardiovascular system or cardiac anatomy The process includes (a) acquisition of two standard angiographic sequences using a single plane imaging system, (b) structure of bifurcation points, vessel diameter, vessel direction vertex, vessel centerline and vessel hierarchy in the two images. 2D arterial tree identification and feature extraction, (c) determination of transformations that define the spatial relationship of the two views acquired with respect to rotation matrix and transformation vector, (d) arterial structure of 3D arterial (eg coronary artery) tree based on it Calculation.

他方、S. J. Chen及びJ. D. Carrollによる文献「3-D Reconstruction of Coronary Arterial Tree to Optimize Angiographic Visualization」(IEEE Transactions on Medical Imaging, vol. 19, no. 4, April 2000)(以下、Chen及びCarroll IIとよぶ)に記載されるアプローチは、冠状動脈ツリーを取り出すために、相当な手作業の編集を必要とする。Chen及びCarroll IIは、2つのタイプの最適ビューマップであるフォアショートニングマップ及びオーバラップマップの使用を教示しており、それら2つのマップタイプは、合成マップ、すなわち「2つのビュー」マップ、を形成するために、ユーザによって組み合わせられることができる。 On the other hand, the document “3-D Reconstruction of Coronary Arterial Tree to Optimize Angiographic Visualization” (IEEE Transactions on Medical Imaging, vol. 19, no. 4, April 2000) by SJ Chen and JD Carroll (hereinafter referred to as Chen and Carroll II). ) Requires considerable manual editing to extract the coronary tree. Chen and Carroll II teach the use of two types of optimal view maps: foreshortening maps and overlap maps, which form two composite maps, or “two views” maps Can be combined by the user to do.

Chen及びCarroll IIは更に、較正オブジェクトを必要とすることなく、シングルプレーン撮像システム及び両方のビューの中の画像ポイント及びベクトル角度エラーを最小にすることによって実現される新しい最適化アルゴリズムを使用して、2つの異なる投影方向から取得される2つの血管造影図に基づいて、冠状動脈ツリーの全体を再構成するために必要とされるオンライン3D再構成技法は、シングルプレーン撮像システムの固有のパラメータから得られる制約を受ける。   Chen and Carroll II also use a single plane imaging system and a new optimization algorithm realized by minimizing image point and vector angle errors in both views without the need for calibration objects. Based on two angiograms obtained from two different projection directions, the on-line 3D reconstruction technique required to reconstruct the entire coronary tree is derived from the unique parameters of a single plane imaging system. Subject to the resulting constraints.

冠状動脈ツリーの3D性質が与えられと、Chen及びCarroll IIは、任意の投影が多様なセグメントを短縮遠近法で描くことを予想した。再構成された3D冠状動脈ツリーは、どの標準ビューが有用であるか、及びどれが過剰なオーバラップ及びフォアショートニングのため臨床的価値を有しないかを、各患者ごとに決定するために、任意の選択された視角まで回転されることができ、それによりコンピュータ生成される複数の投影を与える。これに関して、Chen及びCarroll IIは、スクリーン上に計算された割合(パーセント)の透視投影によるフォアショートニング及びオーバラップの情報と一緒に表示するための、コンピュータによりシミュレートされる投影を提供し、従って、ユーザは、キーボード入力によって任意のビューを選択することができる。 Given the 3D nature of the coronary artery tree, Chen and Carroll II expected that any projection would draw various segments in a shortened perspective. The reconstructed 3D coronary tree is optional to determine for each patient which standard views are useful and which have no clinical value due to excessive overlap and foreshortening. Can be rotated to a selected viewing angle, thereby providing a plurality of computer-generated projections. In this regard, Chen and Carroll II provide a computer-simulated projection for display along with foreshortening and overlap information with a calculated percentage of perspective projection on the screen, thus The user can select any view by keyboard input.

介入によって取得された蛍光透視画像と位置合わせされるべき介入前に取得されたCT又はMRデータセットから再構成されることに代わって、3次元オブジェクト表現が、回転Cアームに基づく画像取得からのデータセットの直接的な3D再構成又はモデリングによって得られることができる。 Instead of being reconstructed from CT or MR data sets acquired prior to the intervention to be registered with the fluoroscopic images acquired by the intervention , a three-dimensional object representation can be obtained from the image acquisition based on the rotating C-arm. It can be obtained by direct 3D reconstruction or modeling of the data set.

米国特許第7,340,033B2号明細書は、コリメータを自動的に調整する方法及びユニットを記述している。これに関して、身体内部の関心領域が、第1のX線図の解析からアプリケーションに特化したやり方で決定され、コリメータが、それに基づいて調整される。関心領域は、特に、心拍及び/又は呼吸の結果として生じる関心のある器官のすべてのそれらの位置を照射野がカバーするのに十分に大きいものであるように選ばれることができる。好適には、データ処理ユニットは、必要に応じてコリメータを再調整することが可能であるように、現在の検査の間、連続的に取得されるX線画像の画像解析から関心領域の動きを評価するように設計される。関心領域が位置特定されることができない場合、コリメータは、標準調整まで開かれる。   U.S. Pat. No. 7,340,033B2 describes a method and unit for automatically adjusting a collimator. In this regard, the region of interest inside the body is determined in an application specific manner from the analysis of the first X-ray diagram, and the collimator is adjusted accordingly. The region of interest can in particular be chosen so that the field is large enough to cover all those positions of the organ of interest that arise as a result of heartbeat and / or respiration. Preferably, the data processing unit extracts the movement of the region of interest from image analysis of continuously acquired x-ray images during the current examination so that the collimator can be readjusted as needed. Designed to rate. If the region of interest cannot be located, the collimator is opened to standard adjustment.

撮像ステーションにおいて迅速なスカウト画像を受け取ることを含む画像取得の間、X線撮像システムのコリメータを自動的にセットする方法が、米国特許第6,055,295A号に開示されている。前記画像のうち1つにおける身体領域の位置が、コリメータのセッティングを生成するために、自動的に検出され、使用される。セッティングは、コリメータを自動的に調整して、非身体領域を実質的にカバーし、身体領域を実質的に露出させるために、使用される。   A method for automatically setting the collimator of an X-ray imaging system during image acquisition including receiving a quick scout image at an imaging station is disclosed in US Pat. No. 6,055,295A. The position of the body region in one of the images is automatically detected and used to generate collimator settings. The setting is used to automatically adjust the collimator to substantially cover non-body areas and substantially expose body areas.

米国特許第5,617,462A号明細書において、患者と接触する放射線のレベルを最小にすると共に、適切なイメージングの充分な線量/技法を確実にするために、X線診断機器のX線量/技法を調整する自動X線露出制御システム及び方法が、記述されている。取得された画像の強度を解析するCCDビデオカメラは、X線レシーバに隣接して、X線源に対向して配置される。前記CCDビデオカメラは、2つの出力を供給し、それらのうち一方は、カメラによって記録される絶対輝度である。得られたビデオ信号は、画像のエリアを選択し、そのエリアに画像の更なる処理を制限するために、ウィンドウ化回路又は同様な装置によって解析される。回路は、ウィンドウ化されたエリア内のピーク輝度及び平均輝度を検出するために、ウィンドウ化されたエリアを解析する。マイクロプロセッサは、X線装置によって撮像される解剖学的構造の一部の密度にとって特有の単一の値を得るために、読み取り値を数学的に組み合わせる。マイクロプロセッサは、この値を、1又は複数の予め決められた露出制御テーブルと比較し、撮像のための理想的な線量/技法を決定し、理想的な露出を達成するようにX線源を調整する。自動調整は、X線照射量を最小にするために使用されることができる予め決められた技法を選択することができる。   In US Pat. No. 5,617,462A, to minimize the level of radiation in contact with the patient and to ensure a sufficient dose / technique for proper imaging, the X-ray dose / An automatic X-ray exposure control system and method for adjusting techniques has been described. A CCD video camera for analyzing the intensity of the acquired image is arranged adjacent to the X-ray receiver and facing the X-ray source. The CCD video camera provides two outputs, one of which is the absolute brightness recorded by the camera. The resulting video signal is analyzed by a windowing circuit or similar device to select an area of the image and limit further processing of the image to that area. The circuit analyzes the windowed area to detect peak luminance and average luminance within the windowed area. The microprocessor mathematically combines the readings to obtain a single value that is unique to the density of the portion of the anatomy that is imaged by the x-ray device. The microprocessor compares this value with one or more predetermined exposure control tables to determine the ideal dose / technique for imaging and to adjust the x-ray source to achieve the ideal exposure. adjust. Automatic adjustment can select a predetermined technique that can be used to minimize x-ray exposure.

従って、本発明の目的は、関心のある解剖学的オブジェクト(例えば患者の心臓血管系の血管セグメント)、処置されるべき病理学的ターゲット構造(例えば狭窄症、動脈瘤等)、又は介入装置(例えば患者の心臓血管系まで運ばれるカテーテル)又はインプラント(例えば冠状動脈内ステント植え込みプロシージャの間に植え込まれる血管プラスチックステント)がナビゲートされなければならない任意のタイプの病変の、事前に再構成された仮想3D表現に基づいて実施される最小侵襲性の画像ガイドされる介入の範囲において、必要とされる照射線量を低減することを助ける画像取得装置及び方法を記述することである。   Accordingly, the object of the present invention is to provide an anatomical object of interest (eg, a vascular segment of a patient's cardiovascular system), a pathological target structure to be treated (eg, stenosis, aneurysm, etc.), or an interventional device ( For example, a catheter delivered to the patient's cardiovascular system) or an implant (eg, a vascular plastic stent implanted during an intracoronary stent implantation procedure) can be pre-reconstructed for any type of lesion that must be navigated. To describe an image acquisition apparatus and method that helps reduce the required exposure dose in the range of minimally invasive image guided interventions performed based on virtual 3D representations.

この目的を達成するために、本発明の第1の例示的な実施形態は、グラフィカルに視覚化されるべき患者の心臓血管系の関心領域におけるターゲット構造又は病変を3次元的に再構成し、それによって前記関心領域内に位置する動脈ツリーの血管セグメントの仮想3D表現を与えために使用される画像データの組を取得し、記録する血管造影画像取得方法であって、前記3D表現は、前記血管セグメントが、最小の透視投影によるフォアショートニング(perspective foreshortening)及び最小の血管オーバラップを与える最適視角のパースペクティブから表示されるように、計算され再構成される、方法に向けられる。本発明によれば、前記方法は、前記関心領域内で調べられ、介入処置されるべきターゲット構造又は病変の輪郭を見つけるために、予め計算された最適視角に関連する3D表現の画像データセットを、3Dセグメント化アルゴリズムに委ねるステップと、前記ターゲット構造又は病変の輪郭及びサイズを示す前記セグメント化の結果として得られるデータに基づいて、画像ガイドされる放射線検査プロシージャの間に前記患者が露出されるX線源(例えばCアームを用いうる介入X線撮像システムのX線源)によって発せられるX線ビームをコリメートするのに使用されるシャッタ機構のコリメータウェッジ位置及び/又は開口を自動的に調整するステップと、を含む。目的は、周囲血管系のユーザ定義可能な部分と共に前記ターゲット構造又は病変をカバーする視野に関心領域を低減することである。 To achieve this objective, the first exemplary embodiment of the present invention three-dimensionally reconstructs a target structure or lesion in a region of interest of the patient's cardiovascular system to be visualized graphically, An angiographic image acquisition method for acquiring and recording a set of image data used thereby to provide a virtual 3D representation of a blood vessel segment of an arterial tree located within the region of interest, the 3D representation comprising: The method is directed to a method that is computed and reconstructed so that vessel segments are displayed from a perspective foreshortening with minimal perspective projection and an optimal viewing angle perspective that provides minimal vessel overlap. In accordance with the present invention, the method examines a 3D representation of an image data set associated with a pre-computed optimal viewing angle to find a target structure or lesion contour to be examined and intervened within the region of interest. The patient is exposed during an image-guided radiology procedure based on the data resulting from the segmentation algorithm and the segmentation algorithm indicating the contour and size of the target structure or lesion Automatically adjust the collimator wedge position and / or aperture of the shutter mechanism used to collimate the x-ray beam emitted by the x-ray source (e.g., an x-ray source of an interventional x-ray imaging system that can use a C-arm). Steps. The objective is to reduce the region of interest in the field of view covering the target structure or lesion along with a user definable part of the surrounding vasculature.

これに関して、前記シャッタ機構のコリメータウェッジ位置又は開口の自動調整は、更に、Cアームに基づく3D回転血管造影装置の既知の幾何学的セッティングパラメータ又は仮想3D表現の画像データを取得するために使用される回転ガントリに基づくCT撮像システムに依存することができる。   In this regard, the automatic adjustment of the collimator wedge position or aperture of the shutter mechanism is further used to obtain known geometric setting parameters or image data of a virtual 3D representation of a C-arm based 3D rotational angiography device. A CT imaging system based on a rotating gantry.

前記シャッタ機構のコリメータウェッジ位置及び/又は開口を自動的に調節することによって得られる視野のサイズは、ユーザによって手動で再調整されるように、再調整可能でありえ、前記ターゲット構造又は病変と共に表示されるべき周囲血管系の部分は、前記ターゲット構造又は病変のセグメント化された輪郭を囲むフレームの厚さを規定することによって、ユーザによって手動で予め変形可能でありうる。   The size of the field of view obtained by automatically adjusting the collimator wedge position and / or aperture of the shutter mechanism can be readjusted so that it can be readjusted manually by the user and displayed with the target structure or lesion. The portion of the surrounding vasculature to be done can be pre-deformable manually by the user by defining the thickness of the frame surrounding the target structure or segmented contour of the lesion.

この実施形態の好適なアプリケーションシナリオにおいて、前記3D表現を再構成するために使用される画像データは、前記ターゲット構造又は病変を介入処置するために患者の心臓血管系に対して実施される最小侵襲性の画像ガイドされる介入プロシージャの前に、事前に取得され、この場合、前記方法は更に、例えば最小侵襲性の画像ガイドされる介入プロシージャの間の手術中に取得される選択された2次元蛍光透視ライブ画像の画像データのような、介入X線撮像システムの画像データと、仮想3D表現を位置合わせするステップを含む。他の選択肢として、上述したような提案される血管造影画像取得方法は、3D表現と、2次元蛍光透視ライブ画像のような手術中に取得される画像データとの位置合わせされた融合されたバージョンを、血管造影ワークステーションのモニタ画面又はディスプレイ上に表示するステップを含むことができる。前記関心領域を3次元的に再構成するための画像データは、MRイメージング、CTイメージング、Cアームに基づく3DRAイメージング又は他の任意のタイプの撮像方法及び/又はモダリティによって取得されることができる。 In a preferred application scenario of this embodiment, the image data used to reconstruct the 3D representation is minimally invasive performed on a patient's cardiovascular system to intervene the target structure or lesion. Prior to sex image-guided intervention procedure , acquired in advance, in which case the method further comprises selected two-dimensional acquired during surgery, for example during minimally invasive image-guided intervention procedure Aligning the virtual 3D representation with image data of the interventional X-ray imaging system, such as image data of a fluoroscopic live image. As another option, the proposed angiographic image acquisition method as described above is a fused version in which the 3D representation and image data acquired during surgery such as a two-dimensional fluoroscopic live image are aligned. Can be displayed on the monitor screen or display of the angiography workstation. Image data for three-dimensional reconstruction of the region of interest can be acquired by MR imaging, CT imaging, C-arm based 3DRA imaging or any other type of imaging method and / or modality.

本発明の第2の例示的な実施形態は、ある時間にわたってグラフィカルに視覚化されるべき患者の心臓血管系の関心領域におけるセグメント化されたターゲット構造又は病変を追跡するための仮想3D表現のシーケンスに基づいて、これら3D表現の各々について、オーバラップ及び透視投影によるフォアショートニングに関してこのターゲット構造又は病変の最適投影方向を決定するための血管造影画像取得方法に向けられる。従って、各3D表現は、前記ターゲット構造又は病変を介入処置するための最小侵襲性の画像ガイドされる介入プロシージャの間に実施される3DRAに基づく画像取得セッションにおいて取得される画像データセットの直接的な3D再構成によって生成されることが提供されうる。この実施形態によれば、前記方法は、周囲血管系のユーザ定義可能な部分と共に前記ターゲット構造又は病変をカバーする視野に関心領域を低減するために、ターゲット構造又は病変の輪郭及びサイズを示す動的に更新されるセグメント化の結果として得られるデータに基づいて、画像ガイドされる放射線検査プロシージャの間に前記患者が露出されるX線源によって発せられるX線ビームをコリメートするために使用されるシャッタ機構のコリメータウェッジ位置及び/又は開口を自動的に調整するステップであって、前記視野は、動的に更新されるセグメント化に依存して継続的にサイズ変更される、ステップを含む。 A second exemplary embodiment of the present invention is a sequence of virtual 3D representations for tracking segmented target structures or lesions in a region of interest of the patient's cardiovascular system to be visualized graphically over time. For each of these 3D representations, it is directed to an angiographic image acquisition method for determining the optimal projection direction of this target structure or lesion with respect to foreshortening by overlap and perspective projection . Thus, each 3D representation is a direct representation of an image dataset acquired in a 3DRA-based image acquisition session performed during a minimally invasive image guided intervention procedure for interventional treatment of the target structure or lesion. It can be provided that it is generated by a simple 3D reconstruction. According to this embodiment, the method includes a motion indicating the contour and size of the target structure or lesion to reduce the region of interest in the field of view covering the target structure or lesion along with a user-definable portion of the surrounding vasculature. Used to collimate the x-ray beam emitted by the x-ray source to which the patient is exposed during an image-guided radiological examination procedure based on the data resulting from the dynamically updated segmentation Automatically adjusting the collimator wedge position and / or aperture of the shutter mechanism, wherein the field of view is continuously resized depending on the dynamically updated segmentation.

本発明の第3の例示的な実施形態は、グラフィカルに視覚化されるべき患者の心臓血管系の関心領域におけるターゲット構造又は病変を3次元的に再構成するために使用される画像データの組を取得し、記録するために血管造影画像取得装置のコリメータ制御ユニットであって、前記再構成は、前記関心領域内に位置する動脈ツリーの血管セグメントの仮想3D表現を与え、前記3D表現は、前記血管セグメントが最小のフォアショートニング及び最小の血管オーバラップに関して最適視角から表示されるように、計算され、再構成される、装置に関する。本発明によれば、前記血管造影画像取得装置は、前記関心領域内の調べられ介入処置されるべきターゲット構造又は病変の輪郭を見つけるために、予め計算された最適視角に関連する3D表現の画像データセットを、3Dセグメント化アルゴリズムに委ねるようにプログラムされる。他方、コリメータ制御ユニットは、前記ターゲット構造又は病変の輪郭及びサイズを示す前記セグメント化の結果として得られるデータに基づいて、画像ガイドされる放射線検査プロシージャの間に前記患者が露出されるX線源(例えばCアームを用いうる介入X線撮像システム)によって発せられるX線ビームをコリメートするために使用されるシャッタ機構のコリメータウェッジ位置及び/又は開口を自動的に調整するように適応される。目的は、周囲血管系のユーザ定義可能な部分と共に前記ターゲット構造又は病変をカバーする視野に関心領域を低減することである。 A third exemplary embodiment of the present invention provides a set of image data used to three-dimensionally reconstruct a target structure or lesion in a region of interest of a patient's cardiovascular system to be visualized graphically. Is a collimator control unit of an angiographic image acquisition device, wherein the reconstruction provides a virtual 3D representation of a blood vessel segment of an arterial tree located within the region of interest, the 3D representation comprising: The invention relates to a device that is calculated and reconstructed so that the vessel segment is displayed from an optimal viewing angle with minimum foreshortening and minimum vessel overlap. According to the invention, the angiographic image acquisition device is an image of a 3D representation associated with a pre-calculated optimal viewing angle in order to find a target structure or lesion contour to be examined and intervened in the region of interest. The data set is programmed to submit to a 3D segmentation algorithm. On the other hand, a collimator control unit is an X-ray source from which the patient is exposed during an image-guided radiological examination procedure based on the data obtained as a result of the segmentation indicating the contour and size of the target structure or lesion. It is adapted to automatically adjust the collimator wedge position and / or aperture of the shutter mechanism used to collimate the x-ray beam emitted by (e.g., an interventional x-ray imaging system that may use a C-arm). The objective is to reduce the region of interest in the field of view covering the target structure or lesion along with a user definable part of the surrounding vasculature.

これに関して、コリメータ制御ユニットは更に、仮想3D表現の画像データを取得するために使用されるCアームに基づく3D回転血管造影装置又は回転ガントリに基づくCT撮像システムの既知の幾何学的セッティングパラメータに基づいて、前記シャッタ機構のコリメータウェッジ位置及び/又は開口を自動的に調整するように適応されることができる。   In this regard, the collimator control unit is further based on known geometric setting parameters of a C-arm based 3D rotating angiography device or a rotating gantry based CT imaging system used to acquire virtual 3D representation image data. And can be adapted to automatically adjust the collimator wedge position and / or aperture of the shutter mechanism.

更に、前記コリメータ制御ユニットは、前記シャッタ機構のコリメータウェッジ位置及び/又は開口を自動的に調整することによって得られた視野のサイズを、手動で再調整するように適応されることができ、更に、前記ターゲット構造又は病変のセグメント化された輪郭を囲むフレームの厚さを規定することによって、前記ターゲット構造又は病変と共に表示されるべき周囲血管系の部分を予め規定するように適応されることもできる。   Furthermore, the collimator control unit can be adapted to manually readjust the size of the field of view obtained by automatically adjusting the collimator wedge position and / or aperture of the shutter mechanism, May be adapted to pre-define a portion of the surrounding vasculature to be displayed with the target structure or lesion by defining a thickness of a frame surrounding a segmented contour of the target structure or lesion it can.

更に、本発明の第4の例示の実施形態は、グラフィカルに視覚化されるべき患者の心臓血管系の関心領域におけるターゲット構造又は病変を3次元的に再構成するために使用される画像データの組を取得し、記録するための血管造影画像取得装置であって、前記再構成は、前記関心領域内に位置する動脈ツリーの血管セグメントの仮想3D表現を与え、前記3D表現は、前記血管セグメントが、最小のフォアショートニング及び最小の血管オーバラップに関して最適視角から表示されるように、計算され、再構成される、装置に向けられる。本発明によれば、前記血管造影画像取得装置は、前記第2の例示の実施形態に関して上述したコリメータ制御ユニットを有する。 In addition, the fourth exemplary embodiment of the present invention provides an image data used to three-dimensionally reconstruct a target structure or lesion in a region of interest of the patient's cardiovascular system to be visualized graphically. An angiographic image acquisition device for acquiring and recording a set, wherein the reconstruction provides a virtual 3D representation of a blood vessel segment of an arterial tree located within the region of interest, wherein the 3D representation is the blood vessel segment Is calculated and reconfigured so that it is displayed from the optimal viewing angle with respect to minimum foreshortening and minimum vessel overlap. According to the invention, the angiographic image acquisition device comprises a collimator control unit as described above with respect to the second exemplary embodiment.

この実施形態の好適なアプリケーションシナリオにおいて、前記3D表現を生成するために使用される前記画像データは、前記ターゲット構造又は病変を介入処置するために患者の心臓血管系に実施される最小侵襲性の画像ガイドされる介入プロシージャの前に、事前に取得されることができ、この場合、前記血管造影画像取得装置は更に、最小侵襲性の画像ガイドされる介入プロシージャの間の手術中に取得される選択された2次元蛍光透視ライブ画像の画像データと、仮想3D表現を位置合わせするように適応されることができる。 In a preferred application scenario of this embodiment, the image data used to generate the 3D representation is minimally invasive performed on a patient's cardiovascular system to intervene the target structure or lesion. Prior to an image guided intervention procedure, it can be acquired in advance, in which case the angiographic image acquisition device is further acquired during surgery during a minimally invasive image guided intervention procedure The image data of the selected two-dimensional fluoroscopic live image can be adapted to align the virtual 3D representation.

更なる選択肢として、上述したように提案される血管造影画像取得装置は、加えて、血管造影ワークステーションのモニタ画面又はディスプレイ上に、仮想3D表現及び手術中に取得された2次元蛍光透視ライブ画像の位置合わせされ、融合されたバージョンを表示するように適応されることができる。   As a further option, the proposed angiographic image acquisition device as described above additionally provides a virtual 3D representation and a two-dimensional fluoroscopic live image acquired during surgery on the monitor screen or display of the angiographic workstation. Can be adapted to display the aligned and fused versions of.

最後に、本発明の第5の例示の実施形態によれば、前記第4の例示の実施形態に関して上述した血管造影画像取得装置のデータ処理手段でランするとき、前記第1の例示の実施形態に関して上述した方法を実施するように構成されるコンピュータソフトウェアが、提供される。   Finally, according to the fifth exemplary embodiment of the present invention, when running with the data processing means of the angiographic image acquisition device described above with respect to the fourth exemplary embodiment, the first exemplary embodiment Computer software configured to perform the method described above with respect to is provided.

本発明のこれら及び他の有利な見地は、添付の図面を参照して、後述される実施形態に関して、例示によって説明される。   These and other advantageous aspects of the invention will now be described by way of example with respect to the embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

本発明の前記第1の例示的な実施形態により提案される画像取得方法を例示するフローチャート。6 is a flowchart illustrating an image acquisition method proposed by the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の前記第1の例示的な実施形態により提案される画像取得方法を例示するフローチャート。6 is a flowchart illustrating an image acquisition method proposed by the first exemplary embodiment of the present invention. 最小のフォアショートニング及び最小の血管オーバラップを与える最適視角から見た患者の左冠状動脈ツリーの介入前に取得された画像データの組の透視図ボリューム表現を示す図。FIG. 5 shows a perspective volume representation of a set of image data acquired prior to intervention of a patient's left coronary tree viewed from an optimal viewing angle that provides minimal foreshortening and minimal vascular overlap. 色付けされたフレームによって消される前記画像の非関心部分を有する図2aに示される透視ボリュームレンダリングの低減された視野を示す図。FIG. 2b shows a reduced field of view of the perspective volume rendering shown in FIG. 2a with a non-interest part of the image erased by a colored frame. 本発明の前記第4の例示の実施形態による撮像システムの概略ブロック図。FIG. 6 is a schematic block diagram of an imaging system according to the fourth exemplary embodiment of the present invention.

以下において、本発明により提案される画像取得装置及び方法は、特別な改善に関して及び添付の図面を参照して更に詳しく説明される。   In the following, the image acquisition device and method proposed by the present invention will be described in more detail with regard to special improvements and with reference to the accompanying drawings.

図1に示されるフローチャートは、本発明の上述の第1の例示の実施形態により提案される画像取得方法を示す。提案される方法は、回転ガントリに基づくCT血管造影イメージング、MR又はCアームに基づく3DRA画像取得セッションにおいて、画像データの組を介入前に取得し、再構成し、記録するステップ(S1)から開始され、前記画像データは、最小侵襲性の画像ガイドされる介入を実行することによって、調べられ処置されるべき患者の心臓血管系の関心領域における解剖学的構造及び/又は病理学的異常を示す。これらの画像データは、関心のあるターゲット構造又は病変の輪郭を見つけ、及び任意にはサイズを計算するために、3Dセグメント化アルゴリズムに委ねられる(S2)。更に任意には、このステップの後に、セグメント化された画像(図示せず)に適用されるコントラスト強調プロセスが続くことができる。次に、再構成されるべき仮想3D表現が、血管造影ワークステーションのモニタ画面又はディスプレイ上に表示されるように、表示されるべき動脈ツリー血管セグメントの最小のフォアショートニング及び最小の血管オーバラップを伴う最適視角が、計算される(S3)。この術前の画像取得ステップの後、最適視角によって与えられるパースペクティブから見たボリュームレンダリングされた3D表現が、介入前に取得され、セグメント化された画像データから生成される(S4)。それぞれ適用された画像取得装置の知られている幾何学的パラメータのセッティングに基づいて、及び前述の3Dセグメント化アルゴリズムによって得られた輪郭データ(及び/又はサイズデータ)に基づいて、画像ガイドされる放射線検査プロシージャ中に前記患者が露出される、Cアームに基づく3D回転血管造影装置又は回転ガントリに基づくCT撮像システムのX線源によって発せられるX線ビームをコリメートするために使用されるシャッタ機構のコリメータウェッジ位置及び/又は開口(例えば画像取得のために使用されるCT血管造影システムのX線源に取り付けられたコリメータ)が、周囲血管系のユーザ定義可能な部分と共に前記関心のあるターゲット構造又は病変をカバーする視野に関心領域を低減するように、自動的に調整される(S5)。自動的にコリメートされた視野内に位置するセグメント化されたターゲット構造又は病変の、介入前に取得され、記録された画像データは、例えば、前記ターゲット構造又は病変にナビゲートされている介入ツールを示す、蛍光透視2D投影画像の手術中に取得された(S6)シーケンスから選択された画像と、位置合わせされることができる(S7)。位置合わせプロシージャは、仮想3D表現及び選択された蛍光透視画像の間の最善の合致を与える。最後に、両方の画像の位置合わせされた、融合されたバージョンは、モニタ画面又はディスプレイ上に表示されることができる(S8)。 The flowchart shown in FIG. 1 shows the image acquisition method proposed by the above-described first exemplary embodiment of the present invention. The proposed method starts with a step (S1) of acquiring, reconstructing and recording a set of image data prior to intervention in a CT angiographic imaging based on a rotating gantry, an MR or C-arm based 3DRA image acquisition session And the image data shows anatomical structures and / or pathological abnormalities in the region of interest of the patient's cardiovascular system to be examined and treated by performing minimally invasive image guided interventions . These image data are left to the 3D segmentation algorithm to find the target structure or lesion contour of interest and optionally calculate the size (S2). Further optionally, this step can be followed by a contrast enhancement process applied to the segmented image (not shown). Next, the minimal foreshortening and minimal vascular overlap of the arterial tree vascular segment to be displayed is such that the virtual 3D representation to be reconstructed is displayed on the monitor screen or display of the angiography workstation. The associated optimal viewing angle is calculated (S3). After this pre-operative image acquisition step, a volume rendered 3D representation viewed from the perspective given by the optimal viewing angle is acquired before the intervention and generated from the segmented image data (S4). Image guidance is based on the known geometric parameter settings of each applied image acquisition device and on the contour data (and / or size data) obtained by the aforementioned 3D segmentation algorithm. Of a shutter mechanism used to collimate an X-ray beam emitted by a C-arm based 3D rotational angiography device or a rotational gantry based CT imaging system to which the patient is exposed during a radiological examination procedure A collimator wedge position and / or aperture (eg, a collimator attached to an x-ray source of a CT angiography system used for image acquisition) along with a user-definable portion of the surrounding vasculature or the target structure of interest Automatically to reduce the area of interest in the field of view covering the lesion It is adjusted (S5). Image data acquired and recorded prior to intervention of segmented target structures or lesions that are automatically located within the collimated field of view can be obtained, for example, using intervention tools that are navigated to the target structures or lesions. The fluoroscopic 2D projection image shown can be registered (S7) with an image selected from a sequence acquired during surgery (S6) (S7). The registration procedure gives the best match between the virtual 3D representation and the selected fluoroscopic image. Finally, the aligned and fused versions of both images can be displayed on the monitor screen or display (S8).

ステップS6乃至S8を実施する代わりに、任意には、自動的に選択された視野の範囲外のフレームレンジの色を消すために必要な仮想シャッタと共にオーバラップ及び透視投影によるフォアショートニングに関して最適である視角のパースペクティブからの前記3D表現を表示することが可能でありえ、前記フレームレンジの厚さは、ユーザによってインタラクティブに受け入れられ又は拒否されることができる。前記フレームレンジの厚さがユーザによって受け入れられる条件では、画像ガイドされる介入プロシージャが、実施されることができる。 Instead of performing steps S6 to S8, it is optionally optimal for foreshortening by overlap and perspective projection with the virtual shutter necessary to erase the color of the frame range outside the automatically selected field of view. It may be possible to display the 3D representation from a viewing angle perspective, and the thickness of the frame range may be accepted or rejected interactively by the user. In conditions where the frame range thickness is accepted by the user, an image guided intervention procedure can be performed.

図2aには、最適ビューマップのパラメータ空間から決定される最適視角によって与えられるパースペクティブから見た患者の左冠状動脈ツリーを示す介入前に取得された画像データの組のパースペクティブボリューム表現が、示されており、前記視角は、最小のフォアショートニング及び最小の血管オーバラップを与える。ボリュームレンダリング技法を適用する代わりに、3次元印象が、事前に取得された画像データの組に対してマルチプラナリフォメーションプロシージャ又は表面陰影表示アルゴリズムを使用することによって得られることもできる。 FIG. 2a shows a perspective volume representation of a set of image data acquired prior to an intervention showing the patient's left coronary artery tree viewed from a perspective given by an optimal viewing angle determined from the parameter space of the optimal view map. The viewing angle provides minimal foreshortening and minimal vascular overlap. Instead of applying volume rendering techniques, a three-dimensional impression can also be obtained by using a multiplanar transformation procedure or surface shading display algorithm on a pre-acquired set of image data.

色付けされたフレームによって消される前記画像の非関心部分を有する図2aに示されるパースペクティブボリュームレンダリングの選択された視野が、図2bに示されている。図示される視野の長さ、幅及び中心の位置は、前記画像を取得するために実施される画像ガイドされる放射線検査プロシージャ中に前記患者が露出されるCアームに基づく3D回転血管造影装置又は回転ガントリに基づくCT撮像システムのX線源によって発せられるX線ビームを、コリメートするために使用されるシャッタ機構のコリメータウェッジ位置及び/又は開口に依存する。より正確には、前記長さ、幅及び中心の位置は、識別されたターゲット構造又は病変の輪郭及びサイズに基づいて、及び任意には、適用される画像取得装置の知られている幾何学的セッティングパラメータに基づいて、決定される。   The selected field of view of the perspective volume rendering shown in FIG. 2a with the non-interest part of the image erased by the colored frame is shown in FIG. 2b. The length, width and center position of the field of view shown is a 3D rotational angiography device based on a C-arm or the C-arm to which the patient is exposed during an image-guided radiology procedure performed to acquire the image or The x-ray beam emitted by the x-ray source of the CT imaging system based on the rotating gantry depends on the collimator wedge position and / or aperture of the shutter mechanism used to collimate. More precisely, the length, width and position of the center are based on the identified target structure or the contour and size of the lesion and, optionally, the known geometry of the applied image acquisition device. Determined based on the setting parameters.

図3は、取得された画像データを記憶し、処理し、視覚化して、解剖学的構造又は特定の関心領域、病理学的異常、介入ツール、ペースメーカ、患者の脈管系の血管セグメントの血管プラスチックステント又は他のインプラントを、前記撮像システム2に接続される血管造影ワークステーション11のモニタ画面に表示することを可能にする本発明の例示の実施形態による撮像システム2の概略ブロック図を示す。画像データは、例えば、通常のX線システム、回転ガントリコンピュータトモグラフィ(CT)システム又はCアームに基づく3D回転血管造影(3DRA)装置のような画像取得装置1によって生成され、供給される、手術中に取得された2D蛍光透視画像、ボリュームレンダリングされた画像データ又は介入前に記録された画像データの形で与えられることができる。取得された2D及び再構成された3D画像データは、異なるウィンドウにおいて、又はデジタル的に再構成されたラジオグラフの融合されたビューを表示する一般のウィンドウにおいて、視覚化されることができ、融合されたビューは、前記デジタル的に再構成されたラジオグラフによって相互に位置合わせされた介入前に記録された画像データ及び手術中に取得された2D蛍光透視画像から生成される。 FIG. 3 shows the acquired image data stored, processed and visualized, anatomical structures or specific regions of interest, pathological abnormalities, interventional tools, pacemakers, blood vessels of the vascular segment of the patient's vasculature FIG. 2 shows a schematic block diagram of an imaging system 2 according to an exemplary embodiment of the present invention that allows a plastic stent or other implant to be displayed on a monitor screen of an angiographic workstation 11 connected to the imaging system 2. Image data is generated and supplied by an image acquisition device 1 such as, for example, a normal X-ray system, a rotating gantry computed tomography (CT) system or a C-arm based 3D rotational angiography (3DRA) device. It can be provided in the form of 2D fluoroscopic images acquired in, volume rendered image data or image data recorded prior to intervention . The acquired 2D and reconstructed 3D image data can be visualized and merged in different windows or in a general window displaying a fused view of the digitally reconstructed radiograph. The rendered view is generated from pre-intervention image data registered with each other by the digitally reconstructed radiograph and 2D fluoroscopic images acquired during surgery.

図3に示されるように、前記画像取得装置1によって生成された画像データは、入力インタフェース6を介して撮像システム2に供給される。画像取得装置1とのデータ交換を制御する制御ユニット3の他に、前記撮像システム2は、特に、雑音除去及びコントラスト強調のためのディジタルフィルタを備えうる前処理モジュール4を有することができる。前記撮像システムに組み込まれる画像処理ツール5は、ボリュームレンダリングされた3Dビュー、表面陰影表示(SSD)画像、マルチプラナリフォーマット画像、及び/又はデジタル的に再構成されたラジオグラフに役立つことができ、これらは、調べられ介入処置されるべき患者の心臓血管系の関心領域における解剖学的構造又は病理学的異常の生成された画像データに基づいてレンダリングされる。   As shown in FIG. 3, the image data generated by the image acquisition device 1 is supplied to the imaging system 2 via the input interface 6. In addition to the control unit 3 that controls the exchange of data with the image acquisition device 1, the imaging system 2 can have a preprocessing module 4 that can comprise in particular a digital filter for noise removal and contrast enhancement. The image processing tool 5 incorporated in the imaging system can be useful for volume rendered 3D views, surface shading display (SSD) images, multiplanar format images, and / or digitally reconstructed radiographs, These are rendered based on generated image data of anatomical structures or pathological abnormalities in the region of interest of the cardiovascular system of the patient to be examined and intervened.

図3に示されるブロック図に例示的に表されるように、前記画像処理ツール5は、前記関心領域内に位置するターゲット構造の輪郭又は病変を決定するためのセグメント化ツール7、及び手術中に取得された2D蛍光透視画像と、介入前に再構成された3D表現とを位置を合せるために使用される2D/3D位置合わせマッピングのパラメータを決定するための位置合わせツール8を備えることができる。上述のコリメータ制御ユニットは、参照番号7aによって参照される。前記画像処理ツール5に更に組み込まれることができる融合及び可視化ツール9は、前記2D/3D位置合わせを受けた後に仮想3D表現及び2D蛍光透視画像の融合された画像を生成し、表示することに役立つことができる。 As exemplarily represented in the block diagram shown in FIG. 3, the image processing tool 5 includes a segmentation tool 7 for determining the contour or lesion of a target structure located within the region of interest, and during surgery. A registration tool 8 for determining the parameters of the 2D / 3D registration mapping used to register the 2D fluoroscopic image acquired in step 2 with the 3D representation reconstructed before the intervention. it can. The collimator control unit described above is referred to by reference numeral 7a. A fusion and visualization tool 9 that can be further incorporated into the image processing tool 5 is to generate and display a fused image of a virtual 3D representation and a 2D fluoroscopic image after receiving the 2D / 3D registration. Can be helpful.

図3に示されるように、画像取得装置1によって生成され、前記入力インタフェース6を介して撮像システム2に供給された画像データは、データ出力インタフェースDATA_OUTを介して外部記憶ユニット10の画像データアーカイブに一時的に又は永続的に記憶されることができる。視覚化されるために、記憶された画像データは、図3において「DATA_IN」と示されるデータ入力インタフェースを介して、撮像システム2のローカル一時記憶域(図示せず)に、標準化されたデータフォーマット(例えば例えばDICOM形式)を使用して、ロードされることができる。   As shown in FIG. 3, the image data generated by the image acquisition device 1 and supplied to the imaging system 2 via the input interface 6 is stored in the image data archive of the external storage unit 10 via the data output interface DATA_OUT. It can be stored temporarily or permanently. To be visualized, the stored image data is stored in a standardized data format in a local temporary storage area (not shown) of the imaging system 2 via a data input interface indicated as “DATA_IN” in FIG. (E.g., DICOM format) can be used to load.

本発明は、最小侵襲性の画像ガイドされる介入の範囲において有利に適用されることができ、検査され処置されるべき患者がX線撮影画像取得セッション中に露出されるX線照射量を低減するために、モニタ画面又はディスプレイに表示されるべき視野を低減(縮小)することが有利である。特に、本発明は、介入X線撮像システムの医用ワークステーション又はコンソールにおいて有利に適用されることができる。   The present invention can be advantageously applied in a range of minimally invasive image guided interventions to reduce the amount of x-ray exposure to which a patient to be examined and treated is exposed during an x-ray image acquisition session In order to do so, it is advantageous to reduce (reduce) the field of view to be displayed on the monitor screen or display. In particular, the present invention can be advantageously applied in a medical workstation or console of an interventional X-ray imaging system.

本発明は、図面及び前述の説明において詳しく図示され、記述されているが、このような図示及び説明は、説明的又は例示的なものであって、制限するものではないと考えられるべきであり、これは、本発明が、開示された実施形態に制限されないことを意味する。開示された実施形態に対する他の変更は、図面、開示及び特許請求の範囲の検討から、請求項に記載の本発明を実施する際に当業者によって理解され、実現されることができる。請求項において、「有する、含む」という語は、他の構成要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数性を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に詳述されるいくつかのアイテムの機能を果たすことができる。特定の手段が、相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。コンピュータプログラムは、例えば他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体に記憶され/配布されることができるが、例えばインターネット又は他のワイヤード又はワイヤレス通信システムを介して、他の形で配布されることもできる。更に、請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。   While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and foregoing description, such illustration and description are to be considered illustrative or exemplary and not restrictive. This means that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Other modifications to the disclosed embodiments can be understood and realized by those skilled in the art in practicing the claimed invention, from a study of the drawings, the disclosure, and the claims. In the claims, the word “comprising” does not exclude other elements or steps, and the indefinite article “a” or “an” does not exclude a plurality. A single processor or other unit may fulfill the functions of several items recited in the claims. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measured cannot be used to advantage. The computer program can be stored / distributed on a suitable medium, such as an optical storage medium or solid state medium supplied with or as part of other hardware, for example the Internet or other wired or It can also be distributed in other forms via a wireless communication system. Moreover, any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the invention.

Claims (16)

血管造影画像取得装置の各部が制御手段により制御される該血管造影画像取得装置の作動方法であって、前記血管造影画像取得装置は、処理ユニット、記憶手段及びコリメータ制御ユニットを有し、前記方法は、
前記処理ユニットが、患者の心臓血管系の関心領域内のターゲット構造又は病変の輪郭を見つけるために、前記ターゲット構造又は病変を含む仮想3D表現のために使用される画像データセットを、3Dセグメント化アルゴリズムに委ねるステップと、
前記処理ユニットが、前記仮想3D表現について、前記セグメント化されたターゲット構造又は病変の最適投影方向を決定するステップであって、前記最適投影方向が、前記セグメント化されたターゲット構造又は病変について最小の血管オーバラップ及び透視投影によるフォアショートニングをもたらすように決定される、ステップと、
前記コリメータ制御ユニットが、前記ターゲット構造又は病変の輪郭及びサイズを示す前記セグメント化の結果として得られるデータに基づいて、前記ターゲット構造又は病変及び周囲血管系のユーザ定義可能な部分をカバーする視野に前記関心領域を低減するように、画像ガイドされる放射線検査プロシージャ中に前記患者が露出されるX線源によって発せられるX線ビームをコリメートするために使用されるシャッタ機構のウェッジフィルタ位置及び/又は開口を自動的に調整するステップと、
を含む、方法。
A method of operating a blood vessel contrast image acquisition device each section of the angiographic image acquisition device is controlled by the control means, said angiographic image acquisition device has a processing unit, a storage unit and a collimator control unit, said method Is
3D segmentation of the image data set used by the processing unit for a virtual 3D representation containing the target structure or lesion to find a contour of the target structure or lesion in the region of interest of the patient's cardiovascular system The steps left to the algorithm,
The processing unit determining an optimal projection direction of the segmented target structure or lesion for the virtual 3D representation, wherein the optimal projection direction is the smallest for the segmented target structure or lesion; Determined to provide foreshortening by vascular overlap and perspective projection; and
The collimator control unit has a field of view that covers a user-definable portion of the target structure or lesion and surrounding vasculature based on the data resulting from the segmentation indicating the contour and size of the target structure or lesion. A wedge filter position of a shutter mechanism used to collimate an x-ray beam emitted by an x-ray source to which the patient is exposed during an image-guided radiology procedure so as to reduce the region of interest and / or Automatically adjusting the opening;
Including a method.
前記シャッタ機構の前記ウェッジフィルタ位置及び/又は開口の前記自動調整は更に、前記仮想3D表現の前記画像データを得るために使用される、Cアームに基づく3D回転血管造影装置又は回転ガントリに基づくCT撮像システムの知られている幾何学的セッティングパラメータに依存する、請求項に記載の方法The automatic adjustment of the wedge filter position and / or aperture of the shutter mechanism is further used to obtain the image data of the virtual 3D representation, a C-arm based 3D rotational angiography device or a rotational gantry based CT The method of claim 1 , wherein the method depends on known geometric setting parameters of the imaging system. 前記シャッタ機構の前記ウェッジフィルタ位置及び/又は開口を自動的に調整することによって得られる前記視野のサイズは、ユーザによって手動で再調整されるように再調整可能である、請求項1又は2に記載の方法The size of the field of view obtained by automatically adjusting the wedge filter position and / or aperture of said shutter mechanism can be readjusted to be readjusted manually by the user, to claim 1 or 2 The method described. 前記ターゲット構造又は病変と共に表示されるべき前記周囲血管系の前記部分は、前記ターゲット構造又は病変のセグメント化された輪郭を囲むフレームのを規定することによって、ユーザによって手動で予め規定されることができる、請求項に記載の方法The portion of the surrounding vasculature to be displayed with the target structure or lesion is pre-defined manually by the user by defining the width of the frame that surrounds the segmented contour of the target structure or lesion. The method of claim 3 , wherein: 前記3D表現を生成するために使用される画像データは、前記ターゲット構造又は病変を介入処置するために患者の心臓血管系に実施される最小侵襲性の画像ガイドされる介入プロシージャの前に、事前に取得され、
前記方法は更に、前記最小侵襲性の画像ガイドされる介入プロシージャの間の手術中に取得される選択された2次元蛍光透視ライブ画像の画像データと、前記仮想3D表現を位置合わせするステップを更に含む、請求項に記載の方法
The image data used to generate the 3D representation, in front of the minimally invasive image-guided interventions procedure that is performed on a patient's cardiovascular system to treat the target structure or intervention lesions, pre are acquired,
The method further includes aligning the virtual 3D representation with image data of a selected two-dimensional fluoroscopic live image acquired during surgery during the minimally invasive image guided intervention procedure. 4. The method of claim 3 , comprising.
前記仮想3D表現及び前記手術中に取得された2次元蛍光透視ライブ画像の位置合わせされた、融合されたバージョンを、血管造影ワークステーションのモニタ画面又はディスプレイ上に表示するステップを更に含む、請求項に記載の方法The method further comprises displaying an aligned and fused version of the virtual 3D representation and the two-dimensional fluoroscopic live image acquired during the surgery on a monitor screen or display of an angiographic workstation. 5. The method according to 5 . 前記関心領域を3次元的に再構成するための前記画像データは、MRイメージング、CTイメージング、Cアームに基づく3DRAイメージング又は他の任意のタイプの撮像方法及び/又はモダリティを用いて、介入前に取得される、請求項に記載の方法The image data for three-dimensional reconstruction of the region of interest may be obtained prior to intervention using MR imaging, CT imaging, C-arm based 3DRA imaging or any other type of imaging method and / or modality. The method of claim 6 obtained. 前記方法は、或る時間にわたって血管セグメントを含むターゲット構造又は病変を追跡するための仮想3D表現のシーケンスに基づくものであり、前記シーケンスの各仮想3D表現について、前記最適投影方向の決定及び前記自動的な調整が行われる、請求項1に記載の方法。The method is based on a sequence of virtual 3D representations for tracking a target structure or lesion including a blood vessel segment over time, and for each virtual 3D representation of the sequence, determining the optimal projection direction and the automatic The method of claim 1, wherein an adjustment is made. グラフィカルに視覚化されるべき患者の心臓血管系の関心領域の仮想3D表現に基づいて、オーバラップ及び透視投影によるフォアショートニングを最小にするようにセグメント化されたターゲット構造又は病変の最適投影方向を決定する血管造影画像取得装置のコリメータ制御ユニットであって、
前記血管造影画像取得装置は、前記関心領域内の前記ターゲット構造又は病変の輪郭を見つけるために、前記関心領域を含む3D表現の画像データセットを、3Dセグメント化アルゴリズムに委ね、
前記セグメント化されたターゲット構造又は病変について最小の血管オーバラップ及び透視投影によるフォアショートニングをもたらすように、前記セグメント化されたターゲット構造又は病変の最適投影方向が決定され、
前記コリメータ制御ユニットは、前記ターゲット構造又は病変の輪郭及びサイズを示す前記セグメント化の結果として得られるデータに基づいて、前記ターゲット構造又は病変及び周囲血管系のユーザ定義可能な部分をカバーする視野に前記関心領域を低減するように、画像ガイドされるX線撮影検査プロシージの間に前記患者が露出されるX線源によって発せられるX線ビームをコリメートするために使用されるシャッタ機構のウェッジフィルタ位置及び/又は開口を自動的に調整するように構成されるコリメータ制御ユニット。
Based on a virtual 3D representation of the patient's cardiovascular region of interest to be visualized graphically, the optimal projection direction of the target structure or lesion segmented to minimize foreshortening due to overlap and perspective projection A collimator control unit of the angiographic image acquisition device to determine,
The angiographic image acquisition device entrusts a 3D representation image data set including the region of interest to a 3D segmentation algorithm to find a contour of the target structure or lesion in the region of interest,
An optimal projection direction of the segmented target structure or lesion is determined to provide foreshortening with minimal vascular overlap and perspective projection for the segmented target structure or lesion;
The collimator control unit has a field of view covering a user-definable part of the target structure or lesion and surrounding vasculature based on the data obtained as a result of the segmentation indicating the contour and size of the target structure or lesion. so as to reduce the area of interest, wedge filter shutter mechanism used for collimating an X-ray beam emitted by the X-ray source in which the patient is exposed between the X-ray imaging inspection Puroshiji catcher to be image-guided A collimator control unit configured to automatically adjust position and / or aperture.
前記仮想3D表現の画像データを取得するために使用されるCアームに基づく3D回転血管造影装置又は回転ガントリに基づくCT撮像システムの知られている幾何学的セッティングパラメータに基づいて、前記シャッタ機構のウェッジフィルタ位置及び/又は開口を自動的に調整するように更に構成される、請求項に記載のコリメータ制御ユニット。 Based on the known geometric setting parameters of the C-arm based 3D rotational angiography device or rotational gantry based CT imaging system used to acquire the image data of the virtual 3D representation, The collimator control unit of claim 9 , further configured to automatically adjust the wedge filter position and / or aperture. 前記シャッタ機構のウェッジフィルタ位置及び/又は開口を自動的に調整することによって得られる前記視野のサイズを手動で再調整するように構成される、請求項又は10に記載のコリメータ制御ユニット。 11. A collimator control unit according to claim 9 or 10 , configured to manually readjust the size of the field of view obtained by automatically adjusting the wedge filter position and / or aperture of the shutter mechanism. 前記ターゲット構造又は病変のセグメント化された輪郭を囲むフレームのを規定することによって、前記ターゲット構造又は病変と共に表示されるべき前記周囲血管系の前記部分を手動で予め規定するように構成される、請求項11に記載のコリメータ制御ユニット。 Configured to manually predefine the portion of the surrounding vasculature to be displayed with the target structure or lesion by defining a width of a frame surrounding a segmented outline of the target structure or lesion The collimator control unit according to claim 11 . グラフィカルに視覚化されるべき患者の心臓血管系の関心領域のターゲット構造又は病変を3次元的に再構成し、それによって前記関心領域内に位置する動脈ツリーの血管セグメントの仮想3D表現を与えるために使用される画像データの組を取得し、記録する血管造影画像取得装置であって、
前記3D表現は、前記血管セグメントが最小のフォアショートニング及び血管オーバラップをもたらす最適視角から表示されるように、計算され再構成され、前記最適視覚を与える最適投影方向は、最小のフォアショートニング及び血管オーバラップをもたらすように決定され、前記血管造影画像取得装置は、請求項9乃至12のいずれか1項に記載のコリメータ制御ユニットを有する、血管造影画像取得装置。
To three-dimensionally reconstruct a target structure or lesion of a region of interest of a patient's cardiovascular system to be visualized graphically, thereby providing a virtual 3D representation of a vascular segment of an arterial tree located within the region of interest An angiographic image acquisition device for acquiring and recording a set of image data used for
The 3D representation is calculated and reconstructed so that the vessel segment is displayed from the optimal viewing angle that results in minimal foreshortening and vessel overlap, and the optimal projection direction giving the optimal vision is the minimum foreshortening and vessel is determined to provide the overlap, before the winding tube contrast image acquisition apparatus comprises a collimator control unit according to any one of claims 9 to 12, angiographic image acquisition device.
前記3D表現を生成するために使用される前記画像データは、前記ターゲット構造又は病変を介入処置するために患者の心臓血管系に実施される最小侵襲性の画像ガイドされる介入プロシージャの前に、事前に取得され、
前記血管造影画像取得装置は更に、前記仮想3D表現を、前記最小侵襲性の画像ガイドされた介入プロシージャの間の手術中に取得される選択された2次元蛍光透視ライブの画像の画像データと位置合わせするように構成される、請求項13に記載の血管造影画像取得装置。
The image data used to generate the 3D representation is obtained prior to a minimally invasive image guided intervention procedure performed on a patient's cardiovascular system to intervene the target structure or lesion. Acquired in advance ,
The angiographic image acquisition device further includes image data and location of the selected 3D fluoroscopic live image acquired during surgery during the minimally invasive image guided intervention procedure. The angiographic image acquisition device of claim 13 , configured to match.
前記仮想3D表現及び前記手術中に取得される2次元蛍光透視ライブの画像の位置合わせされた、融合されたバージョンを、血管撮影ワークステーションモニタ画面又はディスプレイ上に表示するように構成される、請求項14に記載の血管造影画像取得装置。 6. An aligned, fused version of the virtual 3D representation and a two-dimensional fluoroscopic live image acquired during the surgery is configured to be displayed on an angiographic workstation monitor screen or display. Item 15. The angiographic image acquisition device according to Item 14 . 請求項13乃至15のいずれか1項に記載の血管造影画像取得装置のデータ処理手段上でランするとき、コンピュータに請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法を実施させるように構成されるコンピュータソフトウェア。 A computer is configured to perform the method according to any one of claims 1 to 8 when running on the data processing means of the angiographic image acquisition device according to any one of claims 13 to 15. Computer software.
JP2011530610A 2008-10-10 2009-10-07 Method of operating angiographic image acquisition device, collimator control unit, angiographic image acquisition device, and computer software Active JP5739812B2 (en)

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